19 de fevereiro de 2019

Um filósofo perguntou aos físicos: "O que é um buraco negro?"

Uma nova pesquisa de filosofia sugere que, embora esta questão tenha muitas respostas, essa ambiguidade pode estar bem.
Os físicos sabem o que são buracos negros, mas discordam sobre como descrevê-los.

Pergunte a uma dúzia de físicos o que é um buraco negro, e você pode obter uma dúzia de respostas diferentes - pelo menos, se esses físicos forem de subcampos diferentes. Mas uma nova pesquisa de filosofia sugere que pode estar tudo bem, e pode até levar a descobertas mais interessantes para os buracos negros no futuro.

Tal é a conclusão de Erik Curiel, que perguntou a muitos físicos diferentes em uma série de campos de pesquisa como eles definiram um buraco negro. Curiel trabalha no Centro de Filosofia Matemática de Munique, na Ludwig-Maximilians-Universitaet, na Alemanha. Tendo estudado tanto a filosofia quanto a física teórica, Curiel está bem preparado para investigar, em seu nível mais básico: o que é um buraco negro?

Concordo em discordar

Em seu artigo, publicado em 8 de janeiro na Nature AstronomyCuriel observa que “diferentes comunidades em física simplesmente falam umas sobre as outras”, quando se trata da definição de um buraco negro. Eles usam definições que se aplicam às questões dentro de seu campo, mas essas definições podem não ser compatíveis com a maneira como os outros físicos veem as coisas.

Por exemplo, Curiel acha que os astrofísicos tendem a usar termos concretos para descrever o que é um buraco negro e como ele age. O astrofísico Ramesh Narayan disse a Curiel: “Um buraco negro é um corpo compacto de massa maior que quatro massas solares…”

Mas os cientistas que estudam física clássica são mais propensos a se aventurar em explicações do que acontece com o tempo dentro de um buraco negro, com termos como "o limite do passado causal do futuro infinito nulo", redigido por Stephen Hawking como negro. buracos foram introduzidos pela primeira vez. O físico teórico Gerard 't Hooft evocou uma definição matemática dizendo a Curiel: "Um buraco negro é a solução das equações de campo de Einstein para a gravidade sem matéria ...".

Essencialmente, Curiel descobriu que cientistas dentro do mesmo campo geralmente concordam com o que define um buraco negro . Mas essas definições variam drasticamente de campo para campo. Muitos cientistas também admitiram que dar uma explicação simples de um buraco negro ainda é extremamente difícil, mesmo que eles estejam estudando esses objetos há décadas.

No entanto, para Curiel, essa disparidade nas definições permite que os físicos investiguem buracos negros de muitos ângulos diferentes, levando a descobertas mais ricas e mais diversificadas. E enquanto os cientistas não podem usar as mesmas palavras para descrever buracos negros, nem eles entram em conflito uns com os outros.

E nem todos os cientistas escolheram definições técnicas de qualquer tipo. O astrofísico Avi Loeb resumiu tudo para Curiel em termos que qualquer pessoa pudesse entender, independentemente de sua formação física: “Um buraco negro é a última prisão: uma vez que você faz o check-in, você nunca consegue sair.”
Fonte: Astronomy.com

Descoberta uma constante fundamental do Sol


Estrelas não envolvem apenas luz e magnetismo - o som desempenha um papel fundamental. [Imagem: Richard J. Morton et al./10.1038/s41550-018-0668-9]

O som que emana das estrelas

As ondas magnéticas do Sol comportam-se de maneira diferente do que as atuais teorias propõem, garantem Richard Morton e seus colegas da Universidade Northumbria, no Reino Unido. Depois de examinar dados coletados ao longo de um período de 10 anos, eles constataram que as ondas magnéticas na coroa do Sol -, ou corona, sua camada mais externa - reagem às ondas sonoras que escapam do interior do Sol. Essas ondas magnéticas, conhecidas como ondas de Alfvén (Hannes Alfvén [1908-1995]), desempenham um papel crucial no transporte de energia ao redor do Sol e do sistema solar, por meio do vento solar.

Constante fundamental do Sol

Os cientistas acreditavam até agora que as ondas de Alfvén se originariam na superfície do Sol, onde o hidrogênio em ebulição atinge temperaturas de 6.000º C e agita o campo magnético do Sol. No entanto, os dados revelaram evidências de que essas ondas magnéticas também reagem - ou são excitadas - mais alto na atmosfera por ondas sonoras que vazam do interior do sol.

Mais importante, a equipe descobriu que as ondas sonoras deixam um marcador distintivo nas ondas magnéticas. Essa "assinatura" significa que toda a coroa do Sol está tremendo de forma coletiva em resposta às ondas sonoras que emanam do interior do astro, gerando uma vibração em uma faixa muito clara de frequências. Este marcador foi encontrado em toda a corona e se mostrou consistentemente presente ao longo dos 10 anos analisados. Isto sugere, defendem os autores, que essa assinatura é uma "constante fundamental do Sol". E, por decorrência, pode ser também uma constante fundamental de outras estrelas.

Classificação das estrelas

Se os dados se confirmarem, esta descoberta deverá ter implicações significativas para as teorias sobre como a energia magnética é transferida e usada pelas atmosferas estelares, com implicações diretas sobre como são vistas e previstas as tempestades solares e o clima espacial como um todo. Isso pode levar a uma nova maneira de examinar e classificar o comportamento de todas as estrelas sob essa assinatura única. Nós agora sabemos que a assinatura está lá, então podemos procurá-la em outras estrelas. 

Nossas evidências mostram que as oscilações acústicas internas do Sol desempenham um papel significativo na excitação das ondas magnéticas alfvénicas. Isto pode dar às ondas propriedades diferentes e sugere que elas são mais suscetíveis a uma instabilidade, o que poderia levar a ventos solares mais quentes e mais rápidos," prevê o professor Richard Morton, coordenador da equipe.
Fonte: Inovação Tecnológica

Um metal radioativo pode sufocar a formação de mundos aquáticos

Como ele pode secar os blocos de construção dos planetas antes que eles se fundam, o alumínio radioativo pode desempenhar um papel importante na determinação de se um mundo acaba molhado ou não.
Planetas que se formam em regiões com altos níveis de alumínio podem ser deixados com materiais secos que levam a planetas semelhantes à Terra, enquanto aqueles em ambientes com luz de alumínio podem ficar molhados e formar mundos oceânicos.

Enquanto tendemos a pensar que os oceanos da Terra o tornam um planeta aquático, na verdade é apenas uma pequena fração de um por cento da água em massa. Olhando para o universo, é claro que a água é mais comum do que o nosso próprio planeta implica. Alguns exoplanetas podem ter metade de sua massa como água. Então, o que faz com que alguns sistemas planetários permaneçam úmidos, enquanto outros secam? A resposta pode ser de alumínio.
Tim Lichtenberg é o autor principal de um novo estudo publicado em 11 de fevereiro na Nature Astronomy . Ele diz que grandes quantidades de Al-26, uma forma radioativa de alumínio, podem aquecer e secar os grandes pedregulhos, que variam de 5 a 50 milhas (chamados de planetesimais), que colidem para formar planetas. Como resultado, a quantidade de alumínio que um sistema jovem possui pode ser um preditor de quais tipos de planetas irão evoluir lá.

Localização e tamanho

Todas as estrelas tendem a aquecer e secar o material - de seixos a planetesimal - que orbita mais perto do que o que é chamado de linha de neve. Além da linha de neve, o gelo fica ao redor e é incorporado aos planetas, que podem então manter esse gelo e eventualmente transformá-lo em água, mesmo que mais tarde migrem para mais perto do sol. Por exemplo, nossa própria Terra mantém a água presa sob sua atmosfera, enquanto Marte, mais distante, perdeu sua água. Ambos estão agora dentro da linha de neve, mas provavelmente se formaram mais longe.
O aquecimento de alumínio só é importante para planetesimais de um determinado tamanho. Seixos pequenos não têm Al-26 suficiente para causar aquecimento. Planetas de tamanho normal podem ser capazes de se pendurar na água através de outros métodos - como ter uma atmosfera. Mas o aquecimento de alumínio afetaria todos os planetesimais na faixa de tamanho de azar, não importa o quão próximos ou distantes eles estejam de seu sol.

Falta de água

Um bom exemplo desse efeito em ação pode ser o sistema exoplaneta TRAPPIST-1 . TRAPPIST-1 tem sete planetas rochosos circulando uma estrela anã vermelha. Três estão na zona habitável, e todos são considerados temperados o suficiente para receber água. Os pesquisadores ainda não conhecem todos os detalhes do sistema, e Lichtenberg adverte que as incertezas ainda são altas para muitos dos planetas TRAPPIST-1. 
Mas parece que apenas cerca de um por cento de sua massa é feita de água, o que é surpreendente para a maioria dos cientistas planetários. As anãs vermelhas são estrelas frias em comparação com o Sol, o que significa que sua linha de neve deve estar bem próxima, permitindo que muitos materiais gelados para os planetas sejam absorvidos como água. Então, se esta água estiver faltando, vale a pena perguntar por quê.
O TRAPPIST-1 é estranho de outra maneira. Em qualquer sistema, planetas circulando mais longe da estrela, viajando em órbitas maiores, deveriam ter mais chances de pegar material gelado - eles literalmente percorrem um circuito maior através do espaço. Mas não é isso que os observadores veem no sistema TRAPPIST-1. Lichtenberg diz: "Isso fala com um mecanismo de todo o sistema, que é exatamente o que nosso método Al-26 é".
Lichtenberg salienta que não há provas de que o aquecimento do alumínio tenha causado o nosso sistema solar ou a relativa secura do TRAPPIST-1. "Este não é o único método", diz ele, que pode secar sistemas. "Mas é um poderoso."
Fonte: Astronomy.com

INSIGHT prepara - se para medir a temperatura de Marte

O "lander" InSight da NASA colocou a sua sonda de calor, de nome HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package), na superfície de Marte. Crédito: NASA/JPL-Caltech/DLR

O "lander" InSight da NASA colocou o seu segundo instrumento na superfície de Marte. Novas imagens confirmam que o HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package) foi implantado com sucesso no dia 12 de fevereiro a cerca de 1 metro do sismómetro do InSight, que o módulo recentemente cobriu com um escudo protetor. O HP3 mede o calor que se move através do subsolo de Marte e pode ajudar os cientistas a descobrir quanta energia é necessária para construir um mundo rochoso.

Equipado com um espigão automartelante, o instrumento vai cavar até 5 metros abaixo da superfície, mais do que qualquer missão anterior no Planeta Vermelho. Em comparação, o "lander" Viking 1 da NASA escavou 22 centímetros. O módulo de aterragem Phoenix, primo do InSight, escavou 18 cm.

"Estamos ansiosos por quebrar alguns recordes em Marte," disse Tilman Spohn, investigador principal do HP3 do Centro Aeroespacial Alemão, que forneceu a sonda térmica para a missão InSight. "Dentro de alguns dias, vamos finalmente começar a escavar usando uma parte do nosso instrumento que chamamos de toupeira."

O HP3 parece-se um pouco com um macaco hidráulico, mas com um tubo de metal vertical na frente para segurar a toupeira com 40 centímetros de comprimento. Um cabo liga a estrutura de suporte do HP3 ao "lander" enquanto uma corda presa no topo da toupeira possui sensores de calor para medir a temperatura do subsolo de Marte. Entretanto, os sensores de calor na própria toupeira vão medir a condutividade térmica do solo - quão facilmente o calor se move pela subsuperfície.

"A nossa sonda está construída para medir o calor que vem de dentro de Marte," disse Sue Smrekar, vice-investigadora principal do InSight, no JPL da NASA em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia. "É por isso que queremos colocá-la no subsolo. As temperaturas mudam à superfície, tanto das estações quanto do ciclo dia-noite, e podem adicionar 'ruído' aos nossos dados."

A toupeira vai parar a cada 50 centímetro para medir a condutividade térmica do solo. Dado que o martelamento cria fricção e liberta calor, a toupeira pode arrefecer durante dois dias. De seguida, é aquecida até mais ou menos 10º C ao longo de 24 horas. Os sensores de temperatura dentro da toupeira medem a rapidez com que isto acontece, o que informa os cientistas da condutividade do solo.

Se a toupeira encontrar uma grande rocha antes de atingir pelo menos 3 metros, a equipa precisará de um ano marciano completo (dois anos terrestres) para filtrar o ruído dos seus dados. Esta é uma razão pela qual a equipa selecionou cuidadosamente um local de aterragem com poucas pedras e porque passou semanas a escolher onde colocar o instrumento.

"Escolhemos o local de pouso ideal, quase sem rochas à superfície," disse Troy Hudson, cientista e engenheiro que ajudou a projetar o HP3. "Isto dá-nos razão para acreditar que não há muitas rochas grandes no subsolo. Mas temos que esperar e ver o que vamos encontrar à subsuperfície."

Independentemente da profundidade que atinja, não há como debater que a toupeira é um feito da engenharia.

"Pesa menos do que um par de sapatos, usa menos energia do que um 'router' Wi-Fi e precisa de escavar pelo menos 3 metros noutro planeta," explicou Hudson. "Foi preciso muito tempo para obter uma versão que pudesse fazer dezenas de milhares de marteladas sem se partir; algumas versões anteriores falharam antes de chegar a 5 metros, mas a versão que enviámos para Marte provou a sua robustez várias vezes."
Fonte: Astronomia OnLine
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